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摘要：随着交通负荷的成倍增大，九桥病害不断突现，旧桥改造已成为现阶段的主要任务之一。本为以温州某桥梁改造为例，浅谈山区桥梁改造中的方案比选。
关键词：桥梁; 改造; 方案；比选；案例
中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：
近年来随着国民经济的快速发展，我国的公路事业得到了快速发展。特别是近几年，国家对基础设施建设进一步加大投资力度，高等级公路的通车里程得到了大幅增长。但是由于超载车辆过多、施工质量差和桥梁设计深度不足和交通负荷成倍增大等原因，许多旧桥病害桥梁普遍较多，部分桥梁已不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥的维修加固显得非常迫切。另外，由于近年交通量的猛增，各地公路交通部门对老桥进行加宽改造的工程越来越多，老桥的设计荷载标准很难满足实际交通的要求，以及新老桥的连接和荷载标准等，都成为非常关键的技术问题，是现阶段摆在我们面前的重要问题[1-3]。
1 危桥概况
温州市某一山区桥梁，建于1987年，为单孔钢筋混凝土桁架拱桥，桥梁全长39.8m（净跨径25.7m），桥梁与河道正交，桥下净高16.0m。桥梁设计等级为：汽—15，挂—80（图1）。
图 1原桥
桥梁全宽8.9m，其横断面布置为：0.5m栏杆+7.9m行车道+0.5m栏杆。桥梁上部结构为单跨上承式钢筋混凝土桁架拱桥，上部承重结构横桥向为4片25.7m的钢筋混凝土桁架拱片，桁架高5.4m。下部结构为浆砌片石（块石镶面）重力式桥台，明挖扩大基础。0#桥台长5.7m，宽9.5m，高6.4m；1#桥台长5.6m，宽9.5m，高14.8m。
1.1 病害情况
2011年8月和2012年3月，对该桥进行了调查，发现1#桥台台身出现多条竖向裂缝，基础局部受冲刷脱空，以及上部结构微弯板纵向裂缝等。经技术评定，该桥技术状况评分为42.77分，综合评定等级为四类桥梁（其中，桥台与基础为四类，地基冲刷为三类，上部结构为四类）。
1.2 病害原因分析
1#台台身等开裂的主要原因是：1#桥台基础前台端没有置于基岩上而基础不稳，在洪水冲刷下，台前基础局部脱空，以及台身较高自重较大，其土压力较大致使拱座受力不均，台身和侧墙有倾斜趋势，导致整体拉裂，裂缝从上至下整体贯通，端墙鼓肚等。
微弯板纵向开裂主要原因是：微弯板的设计荷载低，使用年限较长，混凝土老化，预制微弯板之间水泥砂浆粘结力降低及微弯板与上弦杆之间粘结力不足，导致部分微弯板受集中应力影响，当外部荷载超过微弯板的实际承载力时，就会产生纵向开裂。
腹杆、上下弦杆混凝土剥落露筋主要原因：施工时振捣不充分，跑模导致局部混凝土保护层厚度不足，在长期雨水和空气侵蚀作用下混凝土老化，内部钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀，引起混凝土保护层开裂剥落露筋。
2 加固或拆除重建比较分析
根据相关检测部门给出的检查报告的结果意见，建议对1#桥台进行大修或对全桥予以拆除重建。
若采用加固方案，其桥梁拆除原则是先拆除上部结构，以减少荷载；先加固地基部分，以提高承载力，再加固台身和上部结构。主要采取如下处理：1）从中间向两桥头对称拆除上部结构的栏杆、桥面铺装层、填平层和微弯板；2）开挖1号桥台周围河底基础至基岩，再浇筑基础防护墙，保护桥台基础不被河水冲刷和为桥台基础注浆提供封闭环境；3）桥台基础下打钢花管注浆管并注浆，处理基础脱空；4）桥台侧墙打横向锚索孔、植筋和浇筑侧墙钢筋混凝土框架后进行锚索张拉；5）台身钢花杆锚管注浆锚杆施工后进行注浆；6）修复桁架拱片露筋；7）架设微弯板，浇筑填平层、桥面铺装层、防撞护栏和伸缩缝。采用加固方案的总费用约70万元。
对于加固方案，上部结构除了4片桁架拱未更换外其他结构均以更换，即除了桁架拱保持原设计等级外，加固后的桥台等其他结构均可满足公路二级设计要求。因此，如果需要提高桥梁的设计等级，则需采用拆除重建。
3 拆除重建方案
原桥桥位附近路段路面有效行车道宽为7m，根据现线形和新设计规范，桥梁需加宽1.0m，桥宽达9.0m，桥梁横断面均为0.5m防撞护栏+8.0m行车道+0.5m防撞护栏。本文中暂提2个方案作为案例进行探讨，即1×30mT梁方案和2×16m空心板方案。
3.11×30mT梁方案
方案一，桥梁上部结构为单跨30m预应力混凝土T梁，0#台和1#台为重力式桥台，明挖扩大基础，桥梁全长39.08m。横桥向共设4片30m预应力混凝土T梁，每片T梁高2.0m，宽2.25m，湿接缝宽0.55m，采用交通部标准T梁。新桥0#台基础位于原桥0#台基础的位置，台长4.0m。新桥1#台位于原桥1#台后，长5.0m，基础底埋入基岩。该方案工程总预算为178.7万元，其中建安费158.4万元。
图 4方案一立面图
3.22×16m空心板方案
方案二，桥梁上部结构采用两跨16m预应力混凝土空心板，0#台和2#台为重力式台，1#墩为柱式墩，基础均采用明挖扩大基础，桥梁全长40.54m。桥梁横桥向共由7片16m预应力混凝土空心板组成，每片空心板高0.8m，板宽1.25m，边板悬臂12.5cm，采用交通部标准板。新桥0#台基础位于原桥0#台基础的位置，台长4.0m，基础底埋入基岩深度不小于0.5m。新桥1#台位于原桥1#台后，长4.5m，基础底埋入基岩。
该方案工程总预算为171.5万元，其中建安费152.0万元。
图 5方案二立面图
3.3拆除重建方案比较
由于现状桥梁桥下净高有16.0m，两方案在净高方面都能满足要求，即对桥梁上部结构高度无限制。
從技术角度比较，方案一上部结构为T梁，T梁之间采用湿接缝和横隔板，比空心板之间的铰缝好，其整体性好。此外，方案一在河道中不设桥墩，减少下部结构工程量和上部结构桥板数量，减少桥梁对溪流的阻水面积有利于河道泄洪，同时也避免漂流物撞击桥墩减小桥梁危险性，以及桥型相对较美观。对于案例工程，采用方案一较合理。
从施工角度比较，方案一的上部结构30mT梁跨径较长，对桥板的预制场地要求较高，一般的山区道路其场地会受限，而方案二16m空心板对预制场地要求相对较低，可根据实际场地情况进行选择。此外，相比16m空心板，30mT梁的自重较大，对起吊设备的吨位要求较高，安装费用较高，以及湿接缝和横隔板施工复杂，施工难道相对较大，风险高。对于案例工程，由于桥梁位于两头位于弯道上和预制场地受限，采用方案二较合理。
从经济角度比较，方案一总造价为178.7万元，方案二总造价为171.5万元，两个方案造价相差不大。
5 结语
旧桥改造已成为现阶段的主要任务之一。旧桥改造方案比选是其中的一个重要阶段，直接影响工程造价和后期运营与养护。设计人员应根据改造桥梁的自身工况，进行合理选择改造方案，设计中重点应考虑工程造价、预制场地和施工设备要求、交通能否中断以及工期要求等。
参考文献
[1] 余伟. 桥梁改造加固原则和方法探讨与应用[J]. 广东土木与建筑, 2011, (9): 48-50, 6.
[2] 程德强. 平顶山市城市危旧桥梁改造处理的实践和探索 [J]. 黑龙江科技信息, 2011, (24): 242.
[3] 张泰星. 桥梁改造加固方案设计与应用探析 [J]. 中国高新技术企业, 2011, (12): 53-55.
作者简介：杨新旋(1985- ), 男, 浙江瑞安人, 助理工程师, 从事路桥设计；
工作单位：温州路桥工程设计所
关键词：桥梁; 改造; 方案；比选；案例
中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：
近年来随着国民经济的快速发展，我国的公路事业得到了快速发展。特别是近几年，国家对基础设施建设进一步加大投资力度，高等级公路的通车里程得到了大幅增长。但是由于超载车辆过多、施工质量差和桥梁设计深度不足和交通负荷成倍增大等原因，许多旧桥病害桥梁普遍较多，部分桥梁已不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥的维修加固显得非常迫切。另外，由于近年交通量的猛增，各地公路交通部门对老桥进行加宽改造的工程越来越多，老桥的设计荷载标准很难满足实际交通的要求，以及新老桥的连接和荷载标准等，都成为非常关键的技术问题，是现阶段摆在我们面前的重要问题[1-3]。
1 危桥概况
温州市某一山区桥梁，建于1987年，为单孔钢筋混凝土桁架拱桥，桥梁全长39.8m（净跨径25.7m），桥梁与河道正交，桥下净高16.0m。桥梁设计等级为：汽—15，挂—80（图1）。
图 1原桥
桥梁全宽8.9m，其横断面布置为：0.5m栏杆+7.9m行车道+0.5m栏杆。桥梁上部结构为单跨上承式钢筋混凝土桁架拱桥，上部承重结构横桥向为4片25.7m的钢筋混凝土桁架拱片，桁架高5.4m。下部结构为浆砌片石（块石镶面）重力式桥台，明挖扩大基础。0#桥台长5.7m，宽9.5m，高6.4m；1#桥台长5.6m，宽9.5m，高14.8m。
1.1 病害情况
2011年8月和2012年3月，对该桥进行了调查，发现1#桥台台身出现多条竖向裂缝，基础局部受冲刷脱空，以及上部结构微弯板纵向裂缝等。经技术评定，该桥技术状况评分为42.77分，综合评定等级为四类桥梁（其中，桥台与基础为四类，地基冲刷为三类，上部结构为四类）。
1.2 病害原因分析
1#台台身等开裂的主要原因是：1#桥台基础前台端没有置于基岩上而基础不稳，在洪水冲刷下，台前基础局部脱空，以及台身较高自重较大，其土压力较大致使拱座受力不均，台身和侧墙有倾斜趋势，导致整体拉裂，裂缝从上至下整体贯通，端墙鼓肚等。
微弯板纵向开裂主要原因是：微弯板的设计荷载低，使用年限较长，混凝土老化，预制微弯板之间水泥砂浆粘结力降低及微弯板与上弦杆之间粘结力不足，导致部分微弯板受集中应力影响，当外部荷载超过微弯板的实际承载力时，就会产生纵向开裂。
腹杆、上下弦杆混凝土剥落露筋主要原因：施工时振捣不充分，跑模导致局部混凝土保护层厚度不足，在长期雨水和空气侵蚀作用下混凝土老化，内部钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀，引起混凝土保护层开裂剥落露筋。
2 加固或拆除重建比较分析
根据相关检测部门给出的检查报告的结果意见，建议对1#桥台进行大修或对全桥予以拆除重建。
若采用加固方案，其桥梁拆除原则是先拆除上部结构，以减少荷载；先加固地基部分，以提高承载力，再加固台身和上部结构。主要采取如下处理：1）从中间向两桥头对称拆除上部结构的栏杆、桥面铺装层、填平层和微弯板；2）开挖1号桥台周围河底基础至基岩，再浇筑基础防护墙，保护桥台基础不被河水冲刷和为桥台基础注浆提供封闭环境；3）桥台基础下打钢花管注浆管并注浆，处理基础脱空；4）桥台侧墙打横向锚索孔、植筋和浇筑侧墙钢筋混凝土框架后进行锚索张拉；5）台身钢花杆锚管注浆锚杆施工后进行注浆；6）修复桁架拱片露筋；7）架设微弯板，浇筑填平层、桥面铺装层、防撞护栏和伸缩缝。采用加固方案的总费用约70万元。
对于加固方案，上部结构除了4片桁架拱未更换外其他结构均以更换，即除了桁架拱保持原设计等级外，加固后的桥台等其他结构均可满足公路二级设计要求。因此，如果需要提高桥梁的设计等级，则需采用拆除重建。
3 拆除重建方案
原桥桥位附近路段路面有效行车道宽为7m，根据现线形和新设计规范，桥梁需加宽1.0m，桥宽达9.0m，桥梁横断面均为0.5m防撞护栏+8.0m行车道+0.5m防撞护栏。本文中暂提2个方案作为案例进行探讨，即1×30mT梁方案和2×16m空心板方案。
3.11×30mT梁方案
方案一，桥梁上部结构为单跨30m预应力混凝土T梁，0#台和1#台为重力式桥台，明挖扩大基础，桥梁全长39.08m。横桥向共设4片30m预应力混凝土T梁，每片T梁高2.0m，宽2.25m，湿接缝宽0.55m，采用交通部标准T梁。新桥0#台基础位于原桥0#台基础的位置，台长4.0m。新桥1#台位于原桥1#台后，长5.0m，基础底埋入基岩。该方案工程总预算为178.7万元，其中建安费158.4万元。
图 4方案一立面图
3.22×16m空心板方案
方案二，桥梁上部结构采用两跨16m预应力混凝土空心板，0#台和2#台为重力式台，1#墩为柱式墩，基础均采用明挖扩大基础，桥梁全长40.54m。桥梁横桥向共由7片16m预应力混凝土空心板组成，每片空心板高0.8m，板宽1.25m，边板悬臂12.5cm，采用交通部标准板。新桥0#台基础位于原桥0#台基础的位置，台长4.0m，基础底埋入基岩深度不小于0.5m。新桥1#台位于原桥1#台后，长4.5m，基础底埋入基岩。
该方案工程总预算为171.5万元，其中建安费152.0万元。
图 5方案二立面图
3.3拆除重建方案比较
由于现状桥梁桥下净高有16.0m，两方案在净高方面都能满足要求，即对桥梁上部结构高度无限制。
從技术角度比较，方案一上部结构为T梁，T梁之间采用湿接缝和横隔板，比空心板之间的铰缝好，其整体性好。此外，方案一在河道中不设桥墩，减少下部结构工程量和上部结构桥板数量，减少桥梁对溪流的阻水面积有利于河道泄洪，同时也避免漂流物撞击桥墩减小桥梁危险性，以及桥型相对较美观。对于案例工程，采用方案一较合理。
从施工角度比较，方案一的上部结构30mT梁跨径较长，对桥板的预制场地要求较高，一般的山区道路其场地会受限，而方案二16m空心板对预制场地要求相对较低，可根据实际场地情况进行选择。此外，相比16m空心板，30mT梁的自重较大，对起吊设备的吨位要求较高，安装费用较高，以及湿接缝和横隔板施工复杂，施工难道相对较大，风险高。对于案例工程，由于桥梁位于两头位于弯道上和预制场地受限，采用方案二较合理。
从经济角度比较，方案一总造价为178.7万元，方案二总造价为171.5万元，两个方案造价相差不大。
5 结语
旧桥改造已成为现阶段的主要任务之一。旧桥改造方案比选是其中的一个重要阶段，直接影响工程造价和后期运营与养护。设计人员应根据改造桥梁的自身工况，进行合理选择改造方案，设计中重点应考虑工程造价、预制场地和施工设备要求、交通能否中断以及工期要求等。
参考文献
[1] 余伟. 桥梁改造加固原则和方法探讨与应用[J]. 广东土木与建筑, 2011, (9): 48-50, 6.
[2] 程德强. 平顶山市城市危旧桥梁改造处理的实践和探索 [J]. 黑龙江科技信息, 2011, (24): 242.
[3] 张泰星. 桥梁改造加固方案设计与应用探析 [J]. 中国高新技术企业, 2011, (12): 53-55.
作者简介：杨新旋(1985- ), 男, 浙江瑞安人, 助理工程师, 从事路桥设计；
工作单位：温州路桥工程设计所